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目 錄
1．前言 1
2．咖啡粉枕式包裝機總體設(shè)計 3
2.1動力設(shè)計 4
2.1.1電動機的選擇 4
2.1.2計算傳動裝置運動和動力參數(shù) 4
2.1.3傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比的計算 5
3傳動裝置設(shè)計 7
3.1V帶設(shè)計 7
3.2蝸輪蝸桿設(shè)計 8
3.3同步帶傳動設(shè)計 14
3.4齒輪的設(shè)計 16
3.5料盤軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核 19
4.計量裝置設(shè)計 22
4.1料盤裝置設(shè)計 22
4.2量杯尺寸確定 22
4.3料盤結(jié)構(gòu)尺寸確定 23
4.4聯(lián)接盤設(shè)計 24
4.5料盤罩設(shè)計 24
5．結(jié)論 25
參考文獻 26
致 謝 27
附 錄 28
1．前言
食品包裝是指為在流通過程中保護食品，方便儲運，促進銷售，按一定技術(shù)方法而采用容器、材料及輔助物等的總體名稱，也為達到上述目的而采用容器、材料和輔助物的過程中施加一定技術(shù)方法的操作活動。食品包裝是生產(chǎn)的繼續(xù)，是實現(xiàn)食品價值和使用價值并增加價值的一種手段，它對食品生產(chǎn)有著重大意義。食品包裝是食品生產(chǎn)的最后一道工序，是商品的組成部分；它是食品進入流通領(lǐng)域的必要條件；它有利于食品的衛(wèi)生；它能減少食品損耗，降低生產(chǎn)成本。食品包裝應(yīng)主要考慮：食品的性質(zhì)和特點；食品的生產(chǎn)、流通與消費的社會性；合適的包裝材料與包裝機械。隨著食品生產(chǎn)與商品流通的發(fā)展，食品包裝的形式日益繁多，按照食品包裝在商品流通中的作用進行分類，它分為銷售包裝與運輸包裝兩類。銷售包裝（包括內(nèi)包裝和中包裝）的主要目的是促進商品的銷售，它除具有保護食品，方便流通基本功能外，還具有美化食品、宣傳食品，促進銷售的功能。銷售包裝一般與充填、包封、灌裝、封口及貼標(biāo)簽等機械聯(lián)系在一起[1]。
食品包裝技術(shù)的應(yīng)用及其創(chuàng)新，極大地推動著包裝機械的發(fā)展。應(yīng)用與現(xiàn)代食品工業(yè)的自動化包裝大多數(shù)以生產(chǎn)線的形式出現(xiàn)，集機、電、氣、液控制于一體，成套性強、可靠性高。并且，以模塊化組合的形式出現(xiàn)，具備系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的特點。此外，越來越多采用的微機控制、模擬控制等高新技術(shù)，使包裝機械躍上一個新臺階。
咖啡粉枕式包裝機是實現(xiàn)咖啡粉銷售包裝的主要機械工具。包裝機械工具的使用不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時也是提高經(jīng)濟效益的重要途徑。1）包裝機的使用大大提高了產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的競爭能力。2）包裝機械不僅可以大大改善操作條件，而且能最大限度的避免操作人員同食品直接接觸是可能產(chǎn)生的污染，從而保證食品的清潔衛(wèi)生和金屬制品的防銹防蝕。采用機械化包裝就可以把人們從復(fù)雜、笨重的手工勞動中解放出來，減輕了體力勞動的強度，增進了工人的健康。3）機械包裝的生產(chǎn)能力一般比手工包裝提高幾倍、十幾倍甚至幾十倍，不僅提高了勞動生產(chǎn)率，而且能更好的適應(yīng)市場的實際需要，加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代。4）咖啡粉在手工包裝過程中容易發(fā)生逸散、飛濺現(xiàn)象，采用機械包裝則會大大地減少損失，節(jié)約原料，有利于提高經(jīng)濟效益。
隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，包裝工業(yè)在國民經(jīng)濟中所占的比重和作用也越來越大。我國成功加入WTO后，全球經(jīng)濟貿(mào)易一體化進程的發(fā)展促使商品流通領(lǐng)域的競爭更加激烈，人們在追求商品內(nèi)在質(zhì)量的同時，對商品包裝的要求也越來越高。20世紀(jì)80年代后，我國的包裝機械的生產(chǎn)和設(shè)計取得了巨大的發(fā)展，大量填補國內(nèi)空白的包裝機械問世，品種規(guī)格不斷增加，同時出現(xiàn)了很多包裝機械的生產(chǎn)企業(yè)，許多研究機構(gòu)著手研究包裝機械，高等院校也紛紛設(shè)立了包裝工程專業(yè)，從而形成了一個獨立的的包裝機械行業(yè)。進入21世紀(jì)，包裝機械除繼續(xù)增加新品種外，在產(chǎn)品的技術(shù)水平、內(nèi)在質(zhì)量和性能等方面都有了很大進步，這一切都與包裝機械的設(shè)計有著密切的聯(lián)系[2]。
本課題設(shè)計的內(nèi)容是設(shè)計咖啡粉枕式包裝機。課題來源于鹽城市盛和輕工機械廠。本課題有兩個人共同參與，本人設(shè)計的內(nèi)容為咖啡粉枕式包裝機，具體任務(wù)是進行總體設(shè)計、計量裝置設(shè)計及橫封切斷裝置設(shè)計。需要解決的問題主要有:根據(jù)包裝袋的形狀、尺寸、袋內(nèi)咖啡粉的體積、封邊方式的要求完成包裝袋封口位置、裝料位置及計量裝置形式的選擇；卷筒、光電檢測器、成形器、牽引棍、縱封棍等部件先后位置的確定;橫封頭及加料裝置的設(shè)計;不等速機構(gòu)、無級變速機構(gòu)的設(shè)計及位置布置。
本課題設(shè)計思路：分析封袋的封裝要求以及封袋總體尺寸確定包裝的總體工藝方案。包裝過程：片狀包裝紙由卷筒引出，經(jīng)光電檢測器再由成形器成形和牽引輥，縱封輥制成包裝。已充填包裝物的包裝袋上下整形輸出，經(jīng)輸送帶送到橫封頭橫封并切斷排出成品。傳動部分是：主電機將運動傳入橫封傳動軸，再經(jīng)不等速機構(gòu)帶動橫封頭傳動，不等速機構(gòu)是用來調(diào)整橫封頭的封切瞬時速度，使之與包裝袋移動速度同步的。調(diào)節(jié)無級變速差動機構(gòu)可以得到所需袋長。
工藝方案確定后，根據(jù)封袋的大小及咖啡粉的多少來確定各個部分的尺寸，保證各個部件之間工作連續(xù)可靠，包裝機總體結(jié)構(gòu)的緊湊，本裝置用容積計量裝置對粉式裝料咖啡進行計量。為保證封袋兩側(cè)大小相等，故在機構(gòu)中有成形器和牽引棍。為保證包裝紙的運動速度與橫封速度的同步，故用光電傳感器對其進行檢測并用超越電機動作使之運動或制動停止達到對速度誤差進行補償?shù)哪康摹榱吮苊獍b過程中得到的袋長誤差，故有調(diào)節(jié)無級變速差動機構(gòu)可以對得到的袋長加以調(diào)整。
本課題需要解決的問題主要有:根據(jù)包裝袋的形狀、尺寸、袋內(nèi)咖啡的體積、封邊方式的要求完成包裝袋封口位置、裝料位置及計量裝置形式的選擇；卷筒、光電檢測器、成形器、牽引棍、縱封棍等部件先后位置的確定;橫封頭及加料裝置的設(shè)計;不等速機構(gòu)、無級變速機構(gòu)的設(shè)計及位置布置;差動機構(gòu)的設(shè)計;誤差補償機構(gòu)對各個部分誤差進行補償。
咖啡粉是粉狀食品，包裝速度為30袋/min，包裝膜為PP卷、最大寬度50mm、長度50m。咖啡粉包裝機由計量充填裝置、封口裝置、牽引裝置、動力機構(gòu)組成。各個裝置之間通過一定的傳動關(guān)系聯(lián)系在一起，協(xié)調(diào)的工作。本設(shè)計的重點是在完成包裝機總體設(shè)計的基礎(chǔ)上完成計量裝置的具體設(shè)計和橫封切斷機構(gòu)的三圍結(jié)構(gòu)設(shè)計。本包裝機為粉類食品專用，其料盤上的主要零件均為自行設(shè)計加工。設(shè)計時盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，非標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計尺寸是取整，以便縮短設(shè)計周期，降低加工難度，提高經(jīng)濟效益。所設(shè)計的包裝機為企業(yè)的生產(chǎn)提供參考。
本課題的設(shè)計意義及價值：所設(shè)計的設(shè)備應(yīng)能滿足咖啡粉包裝要求，保證包裝膜對正，便于調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，便于維修。
2．咖啡粉枕式包裝機總體設(shè)計
咖啡粉枕式包裝機的包裝原理： 咖啡粉枕式包裝機整體是由幾個機構(gòu)組成，主要有：料盤裝置，橫封裝置，豎封裝置，走袋裝置，料卷裝置，電機等通過一定的傳動關(guān)系組成。塑料薄膜卷在料卷裝置上通過成型器成型形成卷筒狀然后通過豎封裝置熱封，再通過牽引機構(gòu)向前走袋，在走袋的過程中料盤裝置把計量好的咖啡粉通過料斗注入豎封好的袋中，最后通過橫封機構(gòu)橫封切斷，包裝完成。根據(jù)包裝機的要求，在包裝過程中要確保各個裝置之間運動協(xié)調(diào)。
圖2.1包裝機總體結(jié)構(gòu)圖
傳動方案要滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、傳動效率、使用維護便利、工藝和經(jīng)濟性好等要求。
經(jīng)過分析與比較,決定采用如下運動方式：電動機帶動V帶輪轉(zhuǎn)動,經(jīng)過蝸桿蝸輪減速帶動凸輪軸轉(zhuǎn)動，然后一部分動力通過用同步帶軸，同步帶軸通過一對齒輪把動力傳給料盤軸。用蝸桿蝸輪減速是因為它的傳動比大可以一次將轉(zhuǎn)速降到需要的大小，使結(jié)構(gòu)簡單；用一根軸同時帶動橫封機構(gòu)、豎封機構(gòu)、走帶機構(gòu)既能使結(jié)構(gòu)簡單又能保證三者之間同時協(xié)調(diào)的工作；用同步帶傳動既能保證準(zhǔn)確的傳動比又能實現(xiàn)較大中心距的傳動。整個機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，沖擊小。
2.1動力設(shè)計
2.1.1電動機的選擇
電動機的容量（功率）選得是否合適，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，或電動機因長期過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且因經(jīng)常不在滿載下運動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費。
A. 料盤轉(zhuǎn)速的計算：
（2-1）
-- 料盤的轉(zhuǎn)動線速度
擬定 0.25 m/s
-- 料盤直徑
擬定 294 mm
由公式4-1得：
=7.5 r/min
B. 傳動效率的計算：
由于傳動裝置較為復(fù)雜，取保險效率
===0.68
C. 式中 ,,，，
確定電機的輸出功率 P：
由于料盤的轉(zhuǎn)速很慢P < 0.5kw
查表16-1-28[8]，根據(jù)其中Y系列電動機技術(shù)數(shù)據(jù)選擇電動機的型號為Y802-4，額定功率0.75Kw，滿載轉(zhuǎn)速為1390r/min，安裝類型為B5型。
2.1.2計算傳動裝置運動和動力參數(shù)
I軸 n1 = (2-2)
n1 =
P1 = Po·η帶 (2-3)
P1= 0.75×0.95×0.99 = 0.705kw